現(xiàn)代電視監(jiān)控為我們帶來更多的選擇，同時也產生了一些困惑。數(shù)字化的真正含義是什么？模擬技術是否就是落后？什么又是我們最佳（后）的解決方案？面對這些問題，有必要為電視監(jiān)控系統(tǒng)作個年關盤點式的綜述。\r\n文／李仲男\(zhòng)r\n
電視監(jiān)控成為安防系統(tǒng)的核心技術已是不爭的事實，既是電視技術自身的進步所致，也是安防系統(tǒng)作用與功能的提升和應用領域拓展的必然。電視技術的飛速發(fā)展一方面使經典的系統(tǒng)達到了一個很高的水平，系統(tǒng)模式更加成熟、產品性能極大地提高、環(huán)境適應性越來越寬、價格卻越來越低。另一方面又產生了許多新的概念、新的系統(tǒng)模式、新的產品和應用方式，現(xiàn)代電視監(jiān)控初露端倪。\r\n
電視監(jiān)控技術的特點
1.電視技術本身是一種主動的探測手段、它不同于一般光強探測的方式（物理量探測），是一種直接對目標的探測（目前還不是自動的探測），信息量大、準確性高。同時、又是實時動態(tài)監(jiān)控的最佳手段，綜觀全局、一目了然。因此、是實現(xiàn)安防系統(tǒng)三要素（探測、系統(tǒng)監(jiān)控、周界和出入管理）的主要技術。
2.它是其它技術系統(tǒng)有效的輔助手段、如防入侵報警系統(tǒng)的復核手段。在早期的安防系統(tǒng)中，電視監(jiān)控的作用就是報警復核，由于成本高，只能在高安全要求的部位采用?，F(xiàn)在已是各種技術系統(tǒng)（報警、特征識別、建筑環(huán)境監(jiān)控等）普遍采用的輔助技術。它實時、真實、直觀的信息又是指揮系統(tǒng)決策的主要依據。
3.記錄信息的完整和真實性，信息的記錄和存貯是安防系統(tǒng)的基本功能要求，電視監(jiān)控系統(tǒng)所記錄的信息是安防系統(tǒng)中最完整和真實的內容，是可以作為證據和為事后的調查提供依據的東西，這是其它技術系統(tǒng)作不到的。它不僅可以記錄事件發(fā)生時的狀態(tài)，還可以記錄事件發(fā)展的過程和處置的結果。
4.可以和安防系統(tǒng)外的技術系統(tǒng)實現(xiàn)資源共享，成為其它自動化系統(tǒng)的一部分，如消防、樓宇管理。安防系統(tǒng)中可以與其它建筑自動化系統(tǒng)實現(xiàn)充分資源共享的只有電視監(jiān)控；出入口系統(tǒng)可以和其它管理系統(tǒng)實現(xiàn)資源共享，但由于安全要求上的巨大差別，共享程度有限，而且效果也不太好。
5.電視監(jiān)控是安防系統(tǒng)技術、功能集成的核心。集成是建筑智能化的基本要求，安防系統(tǒng)也是如此。通常、實現(xiàn)系統(tǒng)集成的最佳途徑是：以一個子系統(tǒng)為核心進行功能的擴展，實現(xiàn)與其它子系統(tǒng)的功能聯(lián)動、形成統(tǒng)一的控制平臺（操作界面）。當前安防系統(tǒng)中最通用、也是最合理的集成方式就是：以電視監(jiān)控系統(tǒng)的中心設備（如視頻矩陣）為核心，實現(xiàn)與其它子系統(tǒng)的功能聯(lián)動（圖像切換、啟動聯(lián)動裝置），并建立一個綜合的人機交互界面（GUI）。以其它系統(tǒng)為核心，也可以實現(xiàn)系統(tǒng)的技術、功能集成，但圖像處理的開銷使它們都不如前者合理、經濟。
6.電視監(jiān)控是對日常業(yè)務工作影響最小的安全系統(tǒng)。安防系統(tǒng)的運行是與正常的業(yè)務工作交織在一起的，處理不當會互相干擾，如報警系統(tǒng)的布／撤防、出入管理的身份識別對日常業(yè)務的影響。電視監(jiān)控系統(tǒng)由于其工作的特點，是一種對日常業(yè)務影響最小的系統(tǒng)。
采集圖像信息及被動的工作方式決定了電視監(jiān)控技術的上述特點。也決定了電視監(jiān)控技術在安防系統(tǒng)中的重要地位。
電視監(jiān)控的基本模式
電視監(jiān)控是應用電視的一種形式，區(qū)別于廣播電視系統(tǒng)的根本之處是：它是一個圖像信息采集系統(tǒng)。因此，將分布廣泛、數(shù)量巨大的圖像集中起來（到監(jiān)控中心），進行觀察、記錄和處理是主要的工作方式。按系統(tǒng)的拓撲結構，電視監(jiān)控的基本模式分集總式和分布式兩種：
集總式系統(tǒng)－最經典又最常用的系統(tǒng)模式
它的基本特征是：所有的圖像信號都傳送到一個中心點，連接到一個中心設備上（典型的是視頻矩陣控制器）。通過它對圖像信號切換和分配，實現(xiàn)各種顯示方式，并將圖像信號傳送至其它需要共享圖像資源的地點，它的網絡結構是標準的星形結構。
目前，大多數(shù)電視監(jiān)控系統(tǒng)采用這種模式，無論系統(tǒng)規(guī)模的大小（大至千路、小到幾路）。系統(tǒng)中的信息流是基帶視頻信號，所以人們認為它是模擬系統(tǒng)的代表方式。其實以視頻服務器或網絡數(shù)字視頻矩陣為中心，也可以構成數(shù)字化的集總式系統(tǒng)，但這種方式表現(xiàn)不出數(shù)字視頻的特點和優(yōu)勢。多級星形結構也是集總式系統(tǒng)的一種形式，適用于分級管理的場合，這種結構實現(xiàn)系統(tǒng)圖像資源的充分共享比較困難。集總式系統(tǒng)的主要特點是：
1. 系統(tǒng)（監(jiān)控中心）擁有最完整的資源，它不僅可同時獲得系統(tǒng)的全部圖像信號，而且擁有系統(tǒng)最大的帶寬（等于總路數(shù)乘上每路的視頻帶寬），所以、可以充分地實現(xiàn)系統(tǒng)和設備的技術能力，得到較高的技術指標。
2. 最佳的觀察效果，系統(tǒng)可以實時地選擇任何圖像來觀看，以現(xiàn)行電視制式顯示圖像都是符合們的觀看習慣的。目前，系統(tǒng)顯示圖像的效果數(shù)字系統(tǒng)還達不到。
3. 最小的系統(tǒng)開銷。遠距離傳輸和傳輸過程中的干擾是模擬系統(tǒng)的弱勢之處，一是帶寬的限制，二是干擾引起的圖像劣化的不可修復。但是對許多局域性的系統(tǒng)，這兩個問題對圖像質量的影響不太，模擬的集總式系統(tǒng)仍是獲得高質量圖像開銷最低的方式。
4. 技術成熟、產品配套完整，相關的技術標準齊備，用戶可有多種選擇。
中心控制設備是集總式系統(tǒng)的核心，也是系統(tǒng)可靠性的要點，出現(xiàn)故障，會導致全系統(tǒng)失效；系統(tǒng)的可擴展性差也是它的不足之處。
分布式系統(tǒng)－系統(tǒng)結構的發(fā)展方向
它的基本基本特征是：系統(tǒng)圖像資源的分布管理和統(tǒng)一調用（資源共享）。在模擬條件下，采用圖像與控制、數(shù)據雙網，可以構成分布式系統(tǒng)，但這種方式比之集總式系統(tǒng)并沒有優(yōu)勢而言。以數(shù)字視頻和網絡技術為基礎構成的分布式系統(tǒng)最能顯示出效率（節(jié)省資源）、靈活、易擴展、充分資源共享及高圖像質量方面的優(yōu)勢。前端控制（節(jié)點）設備是分布式的核心，它既是區(qū)域內前端設備的控制和管理設備，又是構成LAN或INTRANET的節(jié)點設備。這個網絡上的任一節(jié)點（前端控制設備和中心監(jiān)控室）都可以得到系統(tǒng)的全部圖像信息，對其它節(jié)點（區(qū)域內）的前端設備進行功能遙控。
分布式電視監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)點設備有視頻服務器、視頻網關和數(shù)字錄像設備(DVR)等，系統(tǒng)的拓撲結構可以是星形或環(huán)形。采用網絡（WEB）攝像機可以構成分布式監(jiān)控系統(tǒng)或網絡式監(jiān)控系統(tǒng)，這時每個前端攝像機都是一個獨立的節(jié)點。分布式系統(tǒng)的優(yōu)勢：
1.數(shù)字視頻的優(yōu)點是圖像信息在多次傳輸、記錄和處理過程中，不降低圖像的質量。同時、便于分布地控制和存貯，又能作到集中的管理和統(tǒng)一地控制。
2.便于實現(xiàn)遠程監(jiān)控，可以利用公共信息網絡，作到系統(tǒng)的自主生成。對于城域或城際范圍的監(jiān)控這是最合理和開銷最低的方式。
3.圖像信息分／集方式的監(jiān)控、存貯，檢索方便，保密性強。
4. 系統(tǒng)的可擴展性和可升級性好。
但它還有一些亟待提高的問題：主要是中心監(jiān)控室不能同時獲得系統(tǒng)全部的實時圖像。圖像質量（分辨能力、連續(xù)性）還達不到模擬系統(tǒng)的水平。再有，產品尚不完全成熟、接口關系不統(tǒng)一、沒有形成基本的標準和統(tǒng)一、科學的評價方法也是影響其應用的重要原因。
顯然，把兩種基本模式結合起來，這就是所謂的數(shù)／?；旌戏绞?，利用模擬方式的實時性、高分辨和局域范圍內的低開銷，結合數(shù)字方式在圖像記錄、遠程傳輸和網絡管理方面的優(yōu)勢。針對具體環(huán)境條件，可以更靈活地構筑電視監(jiān)控系統(tǒng)。
電視監(jiān)控系統(tǒng)的設計要點
從技術環(huán)節(jié)上看：電視監(jiān)控系統(tǒng)由前端器材、傳輸設備和中心控制室設備三部分組成。前端設備以攝像機為核心，實現(xiàn)圖像信息的采集，它決定系統(tǒng)的基本圖像質量和觀察效果。建立一個中心控制室是安防系統(tǒng)通用的、已被大家接受的工作方式，無論采用什么系統(tǒng)模式。中心室設備主要完成圖像顯示、記錄和系統(tǒng)控制，它的選擇取決于系統(tǒng)模式，也決定了系統(tǒng)的傳輸方式或網絡結構。電視監(jiān)控系統(tǒng)的設計就是圍繞這三個環(huán)節(jié)，按以下幾個層面進行。
系統(tǒng)結構
系統(tǒng)設計的第一步。確定系統(tǒng)模式；選擇系統(tǒng)控制設備、前端控制設備（網絡節(jié)點設備）；確定系統(tǒng)網絡結構、線纜及傳輸設備；完成電視監(jiān)控系統(tǒng)的基本構架。
系統(tǒng)的集成方式與其它系統(tǒng)的關系
根據電視監(jiān)控在安防系統(tǒng)中的作用和功能要求，確定與其它子系統(tǒng)的集成方式；明確圖像與其它信息（報警等）的相互關系（自動切換、記錄）和聯(lián)動機構的觸發(fā)方式；確定各子系統(tǒng)間接口方式和設備；確定與其它系統(tǒng)（建筑環(huán)境管理等）的關系和接口；確定安防系統(tǒng)的統(tǒng)一管理、操作（人機交互）界面。完成這一步驟的標志是畫出系統(tǒng)圖和設備連線圖。
設備目標
根據防護功能的要求，具體提出電視監(jiān)控系統(tǒng)的設計目標。它是可以實際操作（測量）的量化指標，從系統(tǒng)采集、記錄圖像信息的完整性和有效性。系統(tǒng)的設計目標主要有：
1.圖像完整性：從空間和時間兩個角度評價，反映攝像機視場對監(jiān)控部位和過程的覆蓋；
2.圖像的鑒別等級：表示圖像的信息量和實用價值。
這兩個設計目標反映系統(tǒng)在安全防護方面的實際效果，主要與系統(tǒng)攝像機的部局、選型、鏡頭的匹配等有關。
中心監(jiān)控室圖像的顯示和記錄
是系統(tǒng)設計應考慮的要點，與安防系統(tǒng)的運行和管理方式有關，直接影響電視監(jiān)控系統(tǒng)的實際效果。顯示方式有：重點部位的固定監(jiān)視、一般部位的組合監(jiān)視（多畫面、時序）和報警聯(lián)動的切換顯示。記錄方式主要有：集中記錄和分布記錄方式或全部圖像、重點圖像連續(xù)的實時記錄、由報警觸發(fā)的圖像記錄（包括報警前記錄）及多畫面的組合記錄（拼接、幀切換等）。
設備匹配
主要是前端設備（攝像機和配套設備）的選擇和匹配，以適應現(xiàn)場的環(huán)境（氣侯、照度、供電、干擾及建筑基礎），并且最合理、最經濟地實現(xiàn)系統(tǒng)的設計目標。
電視監(jiān)控系統(tǒng)的評價
評價技術，包括相關的標準和科學的評價方法，是規(guī)范系統(tǒng)設計和控制工程質量的基礎條件之一，核心是建立一個全面、客觀的指標體系。電視監(jiān)控系統(tǒng)的評價是多方面的，如系統(tǒng)的功能、適用性、環(huán)境適應性、經濟性等。系統(tǒng)的設計目標是評價的主要依據，但對系統(tǒng)圖像質量的基本評價也十分重要。由于數(shù)字視頻技術和設備的出現(xiàn)，導致了許多基本概念的差異和改變，也導致了評價方法和評價結果的差異，這是必須搞清的。下面對幾個主要的概念予以說明：
電視制式
現(xiàn)行電視的制式是由掃描方式和彩色信息的疊加方式來描述的。掃描是對圖像的分解，用行頻、幀（場）頻來表示，它基本上決定了圖像的垂直分辨率；而水平分辯率是由圖像水平方向上可以分辯的黑白相間條子的數(shù)量（TVL）來表示，與圖像器件的像素量、信道的帶寬及掃描的聚集性能有關。數(shù)字視頻則不然，它是由圖像格式（像素的點陣）和亮度、色度信號的取樣比來表示，圖像格式基本上決定了圖像的（水平、垂直）分辯能力。
圖像連續(xù)性
模擬電視的連續(xù)性是由它的制式（幀頻）決定的，從信源一直到顯示是不變的。有些監(jiān)視器的所謂50/100幀方式，只是通過插值來改善視覺效果，信息量并無增加。而數(shù)字視頻的連續(xù)性是由其幀率來決定的、由于設備的數(shù)據處理速度或傳輸信道的數(shù)據率的限制，它是會改變的，通常是不會優(yōu)于模擬系統(tǒng)的。
視頻帶寬與數(shù)據率
視頻信號的帶寬（頻率范圍）反映圖像描述細節(jié)的程度，而視頻信道的通頻帶是信道的基本特性之一，是限制了圖像水平分辯率的主要因素。數(shù)字視頻表示圖像細節(jié)的能力與每幀圖像的數(shù)據量有關，傳輸鏈路的數(shù)據率（有時也用帶寬）是表示鏈路特性的主要指標，它限制圖像的幀率，影響圖像的連續(xù)性。
信噪比
模擬電視信號的信噪比是圖像信號（峰值）與噪聲信號（有效值）的比。噪聲是由光電器件的量子效應、電子器件的熱噪聲和傳輸過程中外來的干擾所致。數(shù)字視頻有一個相類似的指標──峰值信噪比（PSRN），它是反映系統(tǒng)在量化和編碼過程造成圖像信號能量分布的變化。
主觀評價
圖像技術最基本的評價方法，模擬系統(tǒng)的主觀測試是VIDEO到VIDEO的比較?；鶞蕡D像與比較圖像之間在時間和空間上是完全對應的。通過主觀觀察，評價由于傳輸或變換（光電、電磁）所引起的圖像的損傷程度。數(shù)字視頻主觀評價的基準圖像和比較圖像是不對應的，評價的著眼點是圖像中由于編、解碼所產生的不良產物。
結語
綜上所述，數(shù)字技術是電視監(jiān)控發(fā)展的必然趨勢，但現(xiàn)行電視系統(tǒng)在許多方面仍有一定的優(yōu)勢。電視系統(tǒng)從經典向現(xiàn)代過渡將是一個兩者相結合、相融合的逐步演變的過程。
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